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一种简单的带隙基准源1
胡浩,陈星弼
电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,成都(610054)
E-mail:huhao21@
摘要:文章提出了一种在两管带隙基准源基础上发展的简单基准源。电路用简单的结构,
用反馈环实现了有较高电源电压抑制比的基准输出。文中对反馈环的工作情况进行了分析。
基准输出的典型值为 ,电源电压抑制比在低频下大约为 60dB,1MHz 时降到 40dB,
-20℃至 120℃上温漂系数为 10ppm/℃。最后,文章指出了一些基准源版图设计需要注意的
地方。
关键词:带隙,基准源,高电源电压抑制比,低温漂系数
中图分类号:TN4


模拟电路集成电路里广泛地包含电压基准。这种基准是直流量,它与电源和工艺参数的
关系很小,但与温度的关系是确定的[1]。基准源有很多种,其中很大一部分是带隙基准源。
图1所示为带隙基准源的原理图。双极型晶体管BE结电压VBE 温度系数在室温时大约为
-/℃。另外热电压Vt 在室温时的温度系数为+/℃。将Vt 电压乘以常数K并和
VBE 电压相加可得输出电压为 ref = BE + KVVV t 。令∂ ref ∂TV = 0/ 并代入VBE 和Vt 的温度系
数,可求得常数K。它可使 Vref 的温度系数在理论上为0。同时,由于VBE 受电源电压变化的
影响很小,带隙基准源受电源的影响也很小。
已经有很多高精度、高电源电压抑制比和温度系数很低的基准源电路问世,但这些基准
源往往都比较复杂,本文提出一种在两管带隙基准源基础上发展的简单基准源电路,核心电
路只用了六个晶体管和3个电阻,实现了较高的电源电压抑制比和较低的温度系数。


图 1 带隙基准原理图 2 两管带隙基准源原理

图 2 是一种两管带隙基准源原理图,Q1 、Q2 为两个基极相连的 NPN 晶体管,Q1 的发
射极面积A1 是Q2 发射极面积A2 的n 倍, = RR 32 ,若= 21 ,则= II 21 ( I1 , I 2 分别
为Q1 、Q2 的发射极电流,由于 NPN 晶体管的β很高,所以基极电流可以忽略不计)。那么

1 本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金(项目编号: 20030614005)资助
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可以得到电阻R1 上压降 R1 = BE1 − BE2 = t 2211 = t nVAIAIVVVV )In()]//()/In[( (1)
则 ref = BE1 + 12 t nVRRVV )(In)/( (2)
由式(2)可知,利用等效热电压Vt 的正温度系数和VBE 的负温度系数相互补偿,可使输
出基准电压的温度系数接近于零。令∂ REF ∂TV = 0/ ,有 12 n)()In/R(R ≈ 。


图 3 改进的带隙基准源图 4 启动电路

作者提出的带隙基准源如图 3 所示。图 2 中电流源由二极管接法的M1 提供,VC1 、VC2
通过内部反馈环路使其相等,反馈环路工作原理分析如下: VC2 由Q3 感应,当VC2 增大Δ,
即Q3 基极电压升高,由于Q3 偏